使用超级电容可降低简单电池备份电路的成本。在欠电条件下需要电池备份切换电路的低功耗系统中,超级电容可以提供足够的功率,以便在完全关断之前维持内存操作。
在某些应用中,大型 (0.1f) 电容器可以取代备用电池。虽然存储容量有限,但该电容器为低耗散设备提供了足够的备份,在这些设备中,典型的断电持续几秒钟到几个小时。
一个简单的实现方案(图1a)将电容与电池切换ic相结合,后者监视电源,并在电源故障或“掉电”时将负载切换到电池电压。然而,正如下面的解释所证明的,当应用于max690时,这种简单的方法可能并不可靠。
电容器快速充电至 vdd-vbe。(vbr是二极管的正向压降,约0.6v。然后,随着大电容器继续充电(朝向vdd),vbe和充电电流呈指数级下降,时间常数从数小时到数天不等。当电容器达到完全充电时(通常在vdd的0.2v以内),二极管漏电流等于电容和高阻抗输入vbatt的漏电流之和。低漏电流电路可将电容器充电至接近vdd。
电池电压(vbatt)与vdd的接近会产生问题,因为只要vdd加上小失调小于vbatt,ic就会启动切换。电压不足意味着电源故障,但该电路将响应线路、负载和温度变化引起的正常vdd波动进行切换。
在电容器两端增加一个大电阻器可确保典型值v,从而解决了这一问题是压降为0.6v,但电阻在备用条件下也会加速放电。即使是一个大的(10mω)电阻也能将备份时间缩短一半。
备份电路的改进版本(图1b)包括一个阻断二极管(d2),防止在备份期间通过电阻放电。电阻可以更小,因为它的电流仅来自主电源。与以前一样,该电流使二极管保持正向偏置,保持1 v的安全裕度是防止v型下垂dd供应。您可以通过添加与d串联的二极管来增加裕量1.
进一步的改进(图1c)取代了d1与 r2和 d2与 q1.电阻分压器可让您设置备用电压 (vx)如愿以偿。
图1.电池切换电路提供性能与成本和复杂性的关系。简单版本 (a) 可能会过度切换。使用阻断二极管(b)解决该问题会延迟上电后的后备保护。引入电阻分压器(c)可让您根据需要设置备用电压。
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